(57)【要約】【課題】  ローラが接触する接触面における摺動抵抗を低減して、耐摩耗性や耐焼付き性に優れた一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を提供する。【解決手段】  一方向ローラクラッチにおいて、カム面に形成される凹部２０には、非係合側端部に形成された縁部２３やローラ１７が縁部２３と同時に接触する接触位置を含む領域２４に摺動抵抗低減膜２５が施されている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム面と円筒面の一方を外周面に有する内輪と、前記カム面と前記円筒面の他方を内周面に有する外輪と、前記カム面と前記円筒面間に形成された各楔空間にそれぞれ配置された複数のローラと、該ローラを個々に収容する複数のポケットを有する保持器と、前記ローラをロック方向に弾性的に押圧する弾性体とを備えた一方向ローラクラッチであって、
前記カム面には、円周方向に亘って複数の凹部が形成されており、
前記凹部は、その非係合側端部に形成された縁部において摺動抵抗低減膜を備えたことを特徴とする一方向ローラクラッチ。
【請求項２】
前記凹部は、前記縁部と、前記ローラが前記縁部と接触するときに同時に接触する接触面を含む接触領域に、摺動抵抗低減膜を備えたことを特徴とする請求項１に記載の一方向ローラクラッチ。
【請求項３】
前記摺動抵抗低減膜は、ダイヤモンドライクカーボン膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の一方向ローラクラッチ。
【請求項４】
前記摺動抵抗低減膜は、セラミック系被膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の一方向ローラクラッチ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の一方向ローラクラッチが組み込まれた一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置に関し、より詳細には、自動車用補機であるオルタネータ、コンプレッサ、自動車始動装置を構成するスタータモータ等の回転軸の端部に固定して使用する一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の駆動用エンジンを駆動源として、自動車に必要な発電を行うオルタネータ等の補機を駆動するためのプーリ装置として、一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を使用することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
例えば、オルタネータに組み込まれる一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置では、クランク軸に固定された駆動プーリから駆動ベルトが掛け渡される従動プーリと、オルタネータの回転軸に固定されるスリーブとが設けられ、従動プーリとスリーブとの間に一方向ローラクラッチ及び一対のサポート軸受が配置されている。
【０００４】
そして、従動プーリの回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より速い場合には、一方向ローラクラッチのローラのくさび作用によって、従動プーリとスリーブとが相対回転不能（ロック状態）となり、エンジンの回転力がオルタネータの回転軸に伝達される。一方、従動プーリの回転角速度がオルタネータの回転軸の回転角速度より遅い場合には、従動プーリとスリーブとの相対回転が自在（オーバーラン状態）となる。従って、クランク軸の回転角速度が変動した場合でも、一方向ローラクラッチの作用により、無端ベルトとプーリが擦れ合うことが防止され、鳴きと呼ばれる異音の発生や摩耗による無端ベルトの寿命低下を防止すると共に、オルタネータの発電効率が低下することを防止できる。
【０００５】
具体的に、上記のプーリ装置に組み込まれる一方向ローラクラッチは、図５に示されるように、内周面を全周に亘ってほぼ円筒面１０１とした外輪１００と、外周面に凹部１０３が等間隔に形成された内輪１０２と、凹部１０３と円筒面１０１間に形成された各楔空間に回動自在に配置された複数のローラ１０４と、ローラ１０４を個々に収容する複数のポケットを有する保持器１０５と、ローラ１０４を楔空間の幅の狭い方向、即ちロック方向へ弾性的に押圧する弾性体１０６とを備える。
【０００６】
そして、ロック状態においては、ローラ１０４は外輪１００の外周面から受ける力と弾性体１０６の弾性力とに基づき、凹部１０３が浅くなった側で楔状に食い込む。また、オーバーラン状態においては、ローラ１０４は外輪１００の外周面から受ける力に基づき、弾性体１０６の弾性力に抗して、凹部１０３が深くなった側に変位する。
【特許文献１】特開平７−３１７８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、一方向ローラクラッチでは、通常、弾性体１０６によって凹部１０３の深さが深くなる非係合側端部に形成された縁部１０３ａとローラ１０４が接触することを回避している。しかしながら、各部材の寸法誤差等によって、サポート軸受が支持すべき荷重を一方向ローラクラッチで支持しなければならない状況となった場合、弾性体１０６の変形量が増大し、ローラ１０４が縁部１０３ａと接触してしまう可能性がある。このような接触が発生すると、図６に示されるように、ローラ１０４は縁部１０３ａ、凹部接触位置１０３ｂ、及び円筒面１０１の三ヶ所での滑り接触状態となり、特に円筒面１０１との間で大きな滑りを起こす。従って、ローラ１０４との各接触位置において、異常発熱や異常摩耗が引き起こされ、破損やクラッチ性能の低下といった問題が発生する虞があった。
【０００８】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ローラが接触する縁部や縁部と同時に接触する凹部の接触位置における摺動抵抗を低減して、耐摩耗性や耐焼付き性に優れた一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  カム面と円筒面の一方を外周面に有する内輪と、前記カム面と前記円筒面の他方を内周面に有する外輪と、前記カム面と前記円筒面間に形成された各楔空間にそれぞれ配置された複数のローラと、該ローラを個々に収容する複数のポケットを有する保持器と、前記ローラをロック方向に弾性的に押圧する弾性体とを備えた一方向ローラクラッチであって、
前記カム面には、円周方向に亘って複数の凹部が形成されており、
前記凹部は、その非係合側端部に形成された縁部において摺動抵抗低減膜を備えたことを特徴とする一方向ローラクラッチ。
（２）  前記凹部は、前記縁部と、前記ローラが前記縁部と接触するときに同時に接触する接触面を含む接触領域に、摺動抵抗低減膜を備えたことを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
（３）  前記摺動抵抗低減膜は、ダイヤモンドライクカーボン膜であることを特徴とする（１）または（２）に記載の一方向ローラクラッチ。
（４）  前記摺動抵抗低減膜は、セラミック系被膜であることを特徴とする（１）または（２）に記載の一方向ローラクラッチ。
（５）  （１）〜（４）のいずれかに記載の一方向ローラクラッチが組み込まれた一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置によれば、カム面に形成される凹部には、非係合側端部に形成された縁部やローラが縁部と同時に接触する接触位置を含む領域に摺動抵抗低減膜が施されているので、ローラが接触する縁部や縁部と同時に接触する接触位置における摺動抵抗を低減して、摩擦熱による熱的損傷や異常摩耗による破損等を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の各実施形態に係る一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態である一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図であり、図２は図１における一方向ローラクラッチの断面図である。また、図３及び図４は、一方向ローラクラッチのカム面の一部を示す斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置１０は、オルタネータ等の補機の回転軸（図示せず）に螺合して固定自在なスリーブ１１と、スリーブ１１の径方向外側にスリーブ１１と同芯に配設され、外周面にベルト溝１２ａが形成されたプーリ１２とを備えている。ベルト溝１２ａには、エンジンのクランク軸に固定された駆動プーリ（図示せず）に懸架された駆動ベルト（図示せず）が掛け渡されている。
【００１４】
また、スリーブ１１の軸方向中間部における外周面とプーリ１２の軸方向中間部における内周面との間には、一方向ローラクラッチ１３が配置されており、スリーブ１１の軸方向両端部における外周面とプーリ１２の軸方向両端部における内周面との間には、一方向ローラクラッチ１３を狭持するように一対のサポート軸受１４が配置されている。サポート軸受１４としては、深溝玉軸受が使用されており、プーリ１２に加わるラジアル荷重を支承しつつ、スリーブ１１とプーリ１２とを相対回転可能に支持する。
【００１５】
図１及び図２に示されるように、一方向ローラクラッチ１３は、スリーブ１１の外周面に圧入固定され、回転軸と共に回転する内輪１５と、プーリ１２の内周面に圧入固定されると共に、内輪１５の周囲に内輪１５と同芯に配置された筒状の外輪１６と、内輪１５の外周面と外輪１６の内周面との間に回動自在に設けられた複数のローラ１７とを備える。  また、ローラクラッチ１３は、各ローラ１７を個別に収容する複数のポケットを有する保持器１８と、保持器１８に固定され、各ローラ１７をロック方向に弾性的に押圧する弾性体であるばね１９とを有している。
【００１６】
内輪１５の外周面は、円周方向において等間隔に形成された複数の凹部２０と、隣接する凹部２０間に形成された断面円弧状の面２１とを有するカム面をなしており、ローラ１７は外輪１６の円筒面２２と各凹部２０とから形成される楔空間に回動自在に保持されている。そして、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より速い場合、即ち、外輪１６が内輪１５に対して所定の方向に相対回転する傾向となる場合には、ローラ１７は外輪１６の外周面から受ける力とばね１９の弾性力とに基づき、凹部２０が浅くなった側、即ち、楔空間の幅の狭い側で楔状に食い込み、外輪１６と内輪１５との間で各ローラ１７が係合する。これにより、プーリ１２とスリーブ１１とが相対回転不能（ロック状態）となり、エンジンの回転力が回転軸に伝達される。一方、プーリ１２の回転角速度が回転軸の回転角速度より遅い場合には、ローラ１７は外輪１６の外周面から受ける力に基づき、ばね１９の弾性力に抗して、凹部２０が深くなった側、即ち、楔空間の幅の広い側に変位し、ローラ１７の係合が解除されて、プーリ１２とスリーブ１１との相対回転が自在（オーバーラン状態）となる。
【００１７】
ここで、内輪１５の外周面に形成された凹部２０において、ローラ１７との係合が解除される、円周方向において凹部が深くなった側である非係合端部には、断面円弧状の面２１と隣接する境界部分において縁部２３が構成される。そして、縁部２３と、ローラ１７がこの縁部２３と接触したとき同時に接触する凹部２０の接触位置を含む接触領域２４には、本発明の摺動抵抗低減膜であるダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜２５が形成されている（図３の格子線参照。）。DLC膜は、プラズマCVD（Chemical Vapor Deposition）、非平衡型スパッタリング法、真空アーク放電型PVD（Physical Vapor Deposition）、イオンビーム形成法、イオン化蒸着法等の方法で形成される。
【００１８】
ＤＬＣ膜２５は、多結晶構造の硬質薄膜と比べて非常に平滑な表面をなしており、摩擦係数０．１以下という低い摩擦係数を示す被膜である。また、硬さもビッカース硬さＨｖ２０００〜４５００程度と非常に大きく、耐摩耗性、耐焼付き性が非常に良好である。従って、縁部２３及び凹部２０の接触領域２４にDLC膜２５を形成することにより、ローラ１７が縁部２３に接触し、縁部２３、凹部２０の接触領域２４、円筒面２２との３ヶ所に対して滑り接触状態になった場合でも、異常発熱や異常摩耗の発生を回避することができる。
【００１９】
なお、摺動抵抗低減膜としては、DLC膜のほかに、TiN、TiCN等のTi合金系被膜や、それらを用いた多層膜、CrNによるセラミック被膜でもよく、ニッケル被膜にフッ素樹脂（PTFE）を共析させた複合無電解Niメッキ、MoS2等を使用しても有効である。
【００２０】
さらに、摺動抵抗低減膜を形成する位置は、縁部２３、凹部２０の接触領域２４に限定されるものでなく、楔空間の楔角が大きく係合性能に影響が出るような場合には、縁部２３のみとしてもよい。また、凹部２０の底部の形状がローラ１７の径とほぼ同径である場合や、ローラ１７の径よりも大きいような場合は、図４の格子線に示すように、縁部２３から凹部２０の接触領域２４に亘って円周方向全面に形成してもよい。
【００２１】
従って、本実施形態の一方向ローラクラッチおよび一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置によれば、凹部２０は、その非係合側端部に形成された縁部２３やローラ１７が縁部２３と接触するときに同時に接触する接触面を含む接触領域２４に摺動抵抗低減膜を備えているので、ローラ１７が縁部２３に接触し、縁部２３、凹部２０の接触領域２４、円筒面２２と滑り接触状態になった場合でも、縁部２３及び接触領域２４の摩擦係数が小さいため、発熱量が低減され、熱的損傷が発生し難くなる。また、ローラ１７が縁部２３と凹部２０の接触領域２４との間に噛み込んでロック状態になるようなことが起こり難く、偏摩耗等の異常摩耗を回避できる。さらに、精度誤差等によって軸受の偏心量が異常に大きくなっても摺動抵抗が小さいため縁部２３に乗り上げるという問題が起こり難くなる。
【００２２】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
本発明において、一方向ローラクラッチの軸方向両側に配置されたサポート軸受は、深溝玉軸受以外の形式の転がり軸受であってもよい。
本実施形態では、ローラクラッチ内蔵型プーリ装置はオルタネータの回転軸と従動プーリ間に装着されたが、スタータのプーリと回転軸間に装着されてもよく、この場合には、内輪の外周面を円筒面とし、外輪の内周面にカム面を形成し、内輪が外輪に対して所定方向に相対回転する傾向となる場合にのみ、内輪と外輪との間で回転力の伝達が自在となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態における一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置の縦断面図である。
【図２】図１における一方向ローラクラッチの拡大断面図である。
【図３】本実施形態における縁部と凹部の接触領域に摺動抵抗低減膜を施した一方向クラッチの凹部を示す斜視図である。
【図４】本実施形態の変形例における縁部と凹部の接触領域に摺動抵抗低減膜を施した一方向クラッチの凹部を示す斜視図である。
【図５】従来の一方向ローラクラッチの拡大断面図である。
【図６】従来の一方向ローラクラッチにおいて、ローラが縁部、凹部接触位置、円筒面と接触した状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０            一方向ローラクラッチ内蔵型プーリ装置
１１            スリーブ  
１２            プーリ
１２ａ          ベルト溝
１３            ローラクラッチ
１４            サポート軸受
１５            内輪
１６            外輪
１７            ローラ
１８            保持器
１９            ばね（弾性体）
２０            凹部
２２            円筒面
２３            縁部
２４            接触領域
２５            ダイヤモンドライクカーボン膜（摺動抵抗低減膜）
【図１】
2005265047.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005265047.tif 000006
【図５】
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【図６】
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